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潘伟平教授:解读碳捕捉与封存技术

2010-04-29      来源:北京日报     作者:邓爱华
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外墙全部由麦秸秆板搭建而成的上海世博会万科馆,引领低碳时尚 程千俊/CFP

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解读碳捕捉与封存技术

解读碳捕捉与封存技术

    节能减排,走低碳发展道路,是应对全球气候变化的最佳方案。因此,如何减排二氧化碳的新技术日益受到重视,其中碳捕捉和碳封存技术开始成为一个热点话题。笔者近日采访了美国西肯塔基大学燃烧科学与环境技术研究所所长潘伟平教授,从大气污染控制、低碳技术、碳捕捉和碳封存技术的角度,探讨全球和中国面临的环境问题及对策。

  什么是碳捕捉和碳封存技术

  问:如何有效地处理多余的二氧化碳?碳捕捉和碳封存技术日益受到重视,能不能简单介绍一下?

  答:碳捕捉与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。该技术包括二氧化碳捕捉、运输以及封存3个环节。

  首先来讲碳捕捉,就是捕捉释放到大气中的二氧化碳。二氧化碳的捕捉方式主要有3种:燃烧前捕捉、富氧燃烧和燃烧后捕捉。无论采用哪种捕捉方法,简而言之就是将燃煤发电厂产生的气体收集起来,经过脱硫、氮氧化物等环节后,将二氧化碳分离并收集起来。

  其次是碳封存,当二氧化碳被捕捉并将其压缩之后,压回到枯竭的油田或者其他安全的地下场所。比如在石油的开采过程中,需要注入二氧化碳,石油才能冒出来。关于这项技术的研究可以追溯至1975年,当时美国将二氧化碳注入地下以提高石油开采率,但将它作为一项存储二氧化碳以减少温室气体排放的环保工程,则开始于1989年的美国麻省理工大学。直至近年来,这项技术才得到更多的重视和研究。它被认为是一种有效减少空气中二氧化碳浓度的方法。

  碳捕捉新技术:有机氨较成熟

  问:碳捕捉技术具体有哪些方法?在国外有没有典型的应用案例可以推广?

  答:现在美国有1100多家火力发电厂,通常采用燃后处理技术。

  燃后处理技术有两种:一是有机氨技术,这是目前较成熟的技术,但是也有缺点:二氧化碳的捕捉效率只有90%,而且耗能较高。

  二是氨水吸收技术,氨水加上二氧化碳就变成小氮肥,小氮肥可以作为肥料用于农业生产。但并不是每一个火力发电厂都能采用该技术,它受到了数量的限制,否则生产出那么多的小氮肥往哪里销呢?

  再有燃烧前处理技术,新建火力发电厂可以采用该技术,例如中国广东东莞在建的一个火力发电厂,该厂整体采用了煤气化循环发电技术。它的好处就是先将煤气化,煤气化后主要产生的是氢气、一氧化碳等,氢气燃烧就不会产生二氧化碳。

  还有一种方法就是化学循环反应,这是我们实验室正在试验的新技术。化学循环的方法就是如何提高火力发电厂排放气体中的二氧化碳含量,减少排放气体中的氮气含量。我们在研究中选择了铜、铁和镍等金属,让这些金属与空气发生氧化反应,变成氧化铜等,氮就被分离出来了;再把氧化铜与煤混合燃烧,把氧化铜中间的氧释放出来跟煤燃烧,产生了高纯度的二氧化碳,铜又被分离出来了,所以铜总是在不断地循环。该技术什么时候才能成熟并能在实际中应用呢?我想大概要到2020~2025年。

  碳不能封存在地震多发地带

  问:以上所说的碳捕捉和封存技术有没有危险呢?

  答:有危险。因为现在还没法证明捕捉和存储的二氧化碳不会泄露出来。例如在非洲有一个村落,村落里有一个湖,湖底的二氧化碳泄露出来后,使得整个村落所有的人和动物都窒息而死,整个村落因此也消亡了。可见二氧化碳泄漏的危险性是很大的。

  制作可口可乐等饮料和生产小氮肥所需的二氧化碳数量是有限的,封存二氧化碳可能是目前最佳的方法。封存二氧化碳,首先最主要的是要有大片的空地,这样才可能把二氧化碳存储在地下。其次一定要进行地质勘探,不能封存在地震多发地带,万一发生大地震,二氧化碳泄露出来会造成极大的危害。目前,封存在地下和矿井下的二氧化碳会不会泄露出来?还没有一个成熟的技术可以准确地探测出来,万一封存在地下的二氧化碳泄露,对人和环境会造成很大危害。所以封存二氧化碳的安全性就显得尤为重要。

  增加燃烧效率适合中国国情

  问:碳捕捉技术是不是中国控制二氧化碳排放最佳的途径?还有没有其他方法?

  答:碳捕捉技术是一种技术手段,它并不是控制二氧化碳的最佳途径,关键是要减少二氧化碳的排放量。短期的手段可以要求火力发电厂提高燃烧效率,最近,中国政府关停了20万千瓦以下的小型火力发电厂,同时提高大电厂的燃烧效率。此外,中国政府现在鼓励采用超临界及超超临界锅炉技术,这是一项很正确的决策。还有,就是利用生物质跟煤混合燃烧,这样二氧化碳的排放可以降低10%~20%。目前来看,最适合中国国情的是增加燃烧效率,还可用混合燃烧,减少二氧化碳的排放量。

  现在美国有很多新建的火力发电厂都采用混合燃烧,为什么?因为这些电厂不需要配备额外的设备,使用现有的发电设备,煤炭跟生物质混合燃烧后可以减少二氧化碳的排放。这是短期内最直接、最迅速的途径。

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